火电厂脱硫效率的影响因素分析
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火电厂脱硫效率的影响因素分析
【摘 要】 湿法脱硫工艺在我国火力发电厂锅炉烟气脱硫中有着广泛的应用,随着新的排放标准的出台,对新上FGD项目提出了更高的排放标准和要求。基于此笔者以以往对脱硫系统理论研究成果和在脱硫系统调试、维护运行中积累的经验为基础,对影响FGD运行效率的因素进行了分析。
【关键词】 火电厂 湿法脱硫 新标准 影响因素
石灰石/石膏湿法烟气脱硫FGD(Flue gas desulfurizat
ion)工艺技术在我国火力发电厂锅炉烟气脱硫中有着广泛的应用,该技术在脱硫效率、反应速度、吸收剂利用率等方面表现出了显著的优势。但《火力发电厂污染排放标准GB13223-2003》于2012年1月1日发布之后,不管是对在运的FGD还是新建的FGD项目都提出了更高的要求,新标准规定经过FGD吸收处理后排放入大气中的烟气中所含的浓度不能大于100。但是当前我国大部分地方低硫煤的供应趋于紧张,为了达到新标准要求,作为火力发电厂,只能通过分析影响FGD系统运行效率的因素,并对其加以严格控制的方式达到排放要求。
1 湿法脱硫技术工艺原理
湿法FGD以石灰石(主要成分)作为吸收剂,将烟气中含有的等有毒有害气体吸收,以使烟气得到净化而达到国家排放标准,其工艺原理如(图1)所示。从锅炉排出的烟气,经过除尘器除尘处理后,被送入吸收塔内,烟气中所含的和石灰石浆液在特定的环境下发生反应,被净化的烟气由除雾器除去其中的水雾后,离开吸收塔由烟道进入(有些装置会首先通过GGD进行升温)烟囱排入大气;石灰石浆液经过沉淀槽后,被循环泵泵入到喷嘴集管中,从喷淋层喷下,下落的吸收液液滴和烟气充分接触并与其中的反应生成石膏,石膏在沉淀槽中析出为稀浆,再由排浆泵从沉淀槽中抽出,经过浓缩、脱除和洗涤处理之后排出系统;石灰石和工艺水通过制浆装置制浆后,用加浆泵再次补充到吸收塔内参与反应。
2 影响脱硫效率的因素分析
2.1 燃料特性
表征燃煤特性主要参数有燃煤的热值、含水量、含硫量、含氯量、含灰量、灰的成分和颗粒度等,这些量都会对脱硫装置的脱硫效率产生影响,而其中的热值和含硫量影响最为明显。一般而言燃煤含硫量越高,燃烧产生的烟气中所含硫分也将越高,在同样的脱硫工艺下排出的净化气中的硫分的比例也将越高;而在负荷相同的情况下,如果燃煤热值越低,要获得相同的热能则需要燃烧更多的燃料,这样进入FGD入口的烟气中所含量也将越高;另外,燃煤中含量同样会对脱硫系统效率产生较大的影响,因为燃煤中会有大于80%的氯在燃烧时被转换成,而有超过95%的会在脱硫环节中被吸收,这样会使吸收塔中的石灰石浆液中
所含氯化物的含量升高,从而使浆液的碱性降低,使其对的吸收效率降低。
2.2 石灰石特性
湿法脱硫系统的脱硫效率和其采用吸收剂的特性有着密切的关系。湿法FGD采用的吸收剂主要是石灰石(),其特性主要有物理特性和化学特性两个方面,物理特性主要包括:晶体结构、纯净度、杂质含量、颗粒密度、孔隙率等;化学特性主要表现为其参与化学反应的活性,而反应活性又由其物理特性和所处的酸性环境决定。
2.3 PH值
烟气中和吸收塔浆液循环接触,会发生如下的化学反应:
从该反应可以看出,PH越高则的吸收率越高,但是反过来PH值越低则有利于生成较为稳定的,在具体的运行试验中,当PH取6时,的吸收效果最佳,但是这时容易发生结垢现象,而将PH值降低后亚硫酸钙的氧化反应不利,而且会使石灰石的溶解度增加,使的吸收收到抑制,脱硫效率下降;当取PH为4时,的很难被吸收,而且吸收液呈现酸性,对设备会产生严重的腐蚀,通过大量的PH调整实验证明,PH的具体取值应该通过系统调试后得出,一般情况下PH值在5.5~6之间,大多数情况下取为5.8。
2.4 液气比及液气接触时间
液气比的高低直接决定着烟气和浆液接触几率的大小,其接触几率越大,脱硫效率越好。但是和浆液之间存在一个气液平衡,如果液气比大于一定水平后,脱硫率将不再增加,新鲜的浆液从吸收塔顶部喷淋而下和烟气接触之后,并不能一次就被浆液全部吸收,因此需要不停的循环反应,以此来增大和的接触机会和时间,接触机会越多,接触时间越长,反应进行的越完全,脱硫效率也将越高,因此浆液循环系统的运行效果以及喷淋层的高度、吸收塔的内径都会对脱硫效果产生影响。
2.5 氧化空气
参与脱硫反应,使氧化成,含量的升高有利于的快速析出,这样脱硫效率也将提高,因此充裕的氧化空气量是保证脱硫效果的一个重要因素,为了确保氧化空气能够完全的参与化学反应,一般会利用增压风机的增压作用加大氧化空气的流进吸收塔的流量和压力。
2.6 烟尘浓度
进入吸收塔的烟气中的飞灰含量增加会使吸收塔内的浆液密度增大,使搅拌器承受更大的负载,导致浆液局部搅拌不均匀的现象出现,同时使浆液喷淋层的喷淋雾化效果劣化,这在一定程度上会阻碍烟气中和石灰石吸收剂的正常接触,
使石灰石中溶解速率降低,造成吸收剂“中毒”,同时飞灰中溶出的重金属不仅会对吸收反应产生抑制作用,还会造成除雾器的堵塞,进而影响脱硫效率。
2.7 烟气温度
从锅炉来的烟气的温度越低,则越利于烟气中溶解于浆液而形成,也就是低温有利于烟气中二氧化硫的析出,通常进行吸收操作的烟气最佳温度为60,烟气温度过高会使的吸收效果降低。
3 结语
通过以上对影响脱硫系统脱硫效率的因素的分析,可以得出,对于火电厂应用的脱硫装置而言,为了使其排除的烟气能够达到国家相关的排放标准要求,在燃煤条件和锅炉负荷一定的情况下,可采取的措施有:(1)尽可能选用粒径小、活性优良的吸收剂;(2)在条件允许的情况下通过调试寻求最佳PH值,并保持在上限;(3)增加喷淋层数、吸收塔高度和浆池容积;(4)对运行效果不佳的氧化风机、循环系统泵组、除尘系统进行改造;(5)增加入口省煤器以降低烟气温度;(6)及时清理除雾器和排放脱硫废水。
参考文献:
[1]杨海平.燃煤锅炉烟气脱硫除尘系统改造[J]煤气与热力,2008,28(9)A01-A03.
[2]于建国,徐军杰,杨颖等.燃煤锅炉房烟气脱硫除尘装置的工程应用[J].煤气与热力,2011,31(2):A04-A05.